(57)【要約】【課題】  搬送紙の厚みにほとんど関係なく高速印刷が可能となる定着・加圧ロールを提供する。【解決手段】  ８．３Ｎの荷重をいったん加えてその荷重を解除した後に見られるＩＲＨＤ硬度の回復近似直線が、式ｙ＝ａｘ＋ｂを満たす定着・加圧ロールである。なお、ｙは、ＩＲＨＤのロー試験で現れる硬度値（単位は度）、ｘは時間（単位は秒）である。ａは、０＜ａ＜０．５の範囲にあり、単位は度／秒である。特に、スポンジ発泡層を有し、それがシリコーンゴムでできている。外周にはフッ素樹脂スキン薄膜層が被覆している。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像成形装置用の定着・加圧ロールであり、８．３Ｎの荷重をいったん加えてその荷重を解除した後に見られるＩＲＨＤ硬度の回復近似直線が、以下の式を満たすことを特徴とする定着・加圧ロール。
ｙ＝ａｘ＋ｂ
なお、ｙは、ＩＲＨＤのロー試験で現れる硬度値（単位は度）、ｘは時間（単位は秒）である。ａは、０＜ａ＜０．５の範囲にあり、単位は度／秒である。
【請求項２】
スポンジ発泡層を有し、それがシリコーンゴムからなることを特徴とする請求項１に記載の定着・加圧ロール。
【請求項３】
前記スポンジ発泡層は、その外周にフッ素樹脂スキン薄膜層が被覆していることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着・加圧ロール。
【請求項４】
前記定着ロールのＩＲＨＤ硬度が、１０〜９０度であることを特徴とする請求項１に記載の定着・加圧ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定着・加圧ロールに関し、特に歪み回復を早めた定着・加圧ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、印刷機、ファクシミリ等の現像装置では、しばしばレーザビームを応用している。ＯＡ機器レーザビーム現像機は、現像ロール、帯電ロール、トナー搬送用ロール、転写ロール、感光ドラムクリーニングロール、定着ロール、加圧ロールなど、各種多数のロールを使用する。そのうち、定着ロールと加圧ロールは、弾性層を有し、印刷用シートの移動路で互いに対向する。定着ロールは移動する印刷用シートの印刷面に接し、加圧ロールはその反対の非印刷面に接する。
【０００３】
定着ロールと加圧ロールとは、搬送する印刷用シートを両者で互いに挟み合う。従来、加圧ロールは、弾性層にソリッド状シリコーンゴムを使ってきた。しかし、定着装置の小型化、軽量化を実現し、更に省電力化などを達成するため、ソリッド状に代えてスポンジ状のシリコーンゴムも広く使用している。
【０００４】
現像装置は定着装置を内蔵する。一般的な定着装置は、特開昭６３−３１３１８２号公報（特許文献１）、特開平２−１５７８７８号公報（特許文献２）、特開平４−４４０７５号公報（特許文献３）、特開平４−２０４９８０号公報（特許文献４）に開示されている。
【０００５】
レーザビーム定着装置では熱定着方式を使う。熱定着方式は、画像定着にトナーを用いる。定着ロールと加圧ロールとの間をニップ幅という。ニップ幅は、画像定着装置設計上、重要なファクターになる。十分なニップ幅を確保するため、加圧ロールの弾性体層はソリッド型より硬度をやや低くする。また、定着ロールは１５０〜２２０℃の圧接を受ける。そのため、機械的にも熱にも強いスポンジ状のシリコーン発泡弾性体を使用する傾向が強まっている。
【０００６】
スポンジ状シリコーン発泡弾性体ロールには、フッ素系樹脂被覆ロールを用いる傾向も強まっている。印刷が高速化、高精細化し、定着ロールがシート上の画像着色トナーと接する際には、剥離性のよさが必要だからである。
【０００７】
このような従来のシート搬送ロールであっても、高精細な画像を高速度で処理しようとする要求には、今なお技術的社会的にはなかなか応えられない課題がある。厚紙に印刷した直後に続けて薄紙に印刷するような場合、色剤の定着性に問題が生じる。印刷パターンに濃度むらが生じることがあるからである。
【０００８】
図２は加圧ロールと定着ロールとの接触の一例を示す図である。両ロール１，２は共に芯金３をシリコーン発泡体などの弾性体４が筒状に被い、その表面をＰＦＡチューブ５が覆っている。加圧ロール１の芯金３は、定着ロール２の芯金３より太く、ヒータ機能を具備している。搬送シートの厚み加減で、一方例えば加圧ロール１が大きく凹んでいる。こうした凹みは、なかなか元に戻らない。図３は、加圧ベルトシステム６と定着ロール２との接触の一例を示す図である。加圧ベルトシステム６はヒータロール７と押圧ロール８とで、例えばニッケルメッキシームレスベルト９を張設している。押圧ロール８は芯金３を弾性体４が筒状に覆っている。定着ロール２も凹んでなかなか元に戻らない。
【０００９】
こうした事象が起きても、印刷トラブルは防止できないという話ではない。厚紙に印刷した後は、次の印刷までしばらく時間を設ければよい。厚紙を通過させると定着ロール・加圧ロールは外径が歪む。歪んだ状態で印刷を続行すると紙送りに支障が生じ、これが濃度むらに通じる。弾性体は、歪んでも時間が経てば復元する。しばらく時間を待てば問題はなくなる。現実にも、従来は、そのような方法で厚みのあるシートの印刷に対処することが多かった。
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】特開平４−２０４９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、厚紙用紙を搬送するたびにその都度時間的な間隔を設けていれば、高速印刷の社会的要請に応えられない。
【００１１】
そこで、この発明は、搬送紙の厚みにほとんど関係なく高速印刷が可能となる定着・加圧ロールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明者らは、従来の課題を鋭意検討した結果、ＩＲＨＤ硬度測定による回復近似直線が、式ｙ＝ａｘ＋ｂを満たし、ａが、０＜ａ＜０．５の範囲にあると優れたロール効果があることを発見した。そこでこの発明は上記の課題を以下の手段で解決した。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、画像成形装置に用いられ、８．３Ｎの荷重を加えて解除した後のＩＲＨＤ硬度測定による回復近似直線が以下の式を満たすことを特徴とする定着・加圧ロールである。
【００１４】
ｙ＝ａｘ＋ｂ
【００１５】
なお、ｙは、ＩＲＨＤのロー試験で表れる硬度値（単位は度）、ｘは時間（単位は秒）である。ａは、０＜ａ＜０．５の範囲にあり、単位は度／秒である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加え、スポンジ発泡層を有し、それがシリコーンゴムからなる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明に加え、スポンジ発泡層はその外周にフッ素樹脂スキン膜層が被覆している。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の発明に加え、前記定着ロールのＩＲＨＤ硬度が１０〜９０度であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１〜４に記載の発明では、荷重を解除した後の回復近似直線の傾きが小さい。すなわち、荷重を解除した後、非常に早い時間内に元の外径位に近い値に復帰している。
【発明の効果】
【００２０】
この発明は、上記の構成を採ったことから、搬送紙の厚みにほとんど関係なく高速印刷が可能となる定着・加圧ロールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態を説明する。この実施の形態の定着・加圧ロールは、定着ロールとして使用されるものでも、加圧ロールとして使用されるものでもよい。
【００２２】
定着・加圧ロールは、一般に画像成形装置で用いる。画像成形装置としては、複写機、印刷機、ファクシミリ等のＯＡ現像装置を挙げることができる。
【００２３】
定着・加圧ロールは、ＩＲＨＤのロー試験で現れる製品硬度値で判別する。ＩＲＨＤのロー試験は、例えば、Ｈ・バーレイス社製「デジテスト（商品名）」で実施するとよい。図１は、デジテストに基づくクリープ曲線／回復曲線線の一例を示すグラフ図である。一般に弾性物質は、荷重が加わると応力を蓄積して変形し、歪む。降伏点経過前に荷重を解除すると、歪みを是正しながら弾性物質は元の形に回復していく。図１では、３０秒間荷重を加え、３０秒経過時点で荷重を解除している。３０秒経過前がクリープ曲線、３０秒経過後が回復曲線である。
【００２４】
この実施の形態では、回復近似直線式、ｙ＝ａｘ＋ｂで、傾きａが０＜ａ＜０．５の範囲にあるロールを用いる。傾きａが０＜ａ＜０．５の範囲にあることは、荷重を解除した後の回復近似直線の傾きが小さいことを意味する。なお、ｙは、ＩＲＨＤのロー試験で表れる製品硬度値（単位はｍＮ）、ｘは時間（単位は秒）である。回復近似直線は、荷重解除後の回復曲線に基づき、最小二乗法で求めればよい。Ｈ・バーレイス社製デジテストは、例えば、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３，ＩＳＯ４８，ＡＳＴＭＤ１４１５，ＤＩＮ５３５１９，ＢＳ９０３に準拠している。
【００２５】
定着・加圧ロールは、しばしば弾性層をシリコーンゴムで形成している。一般に、定着・加圧ロールは、芯金の回りを弾性層が厚く被覆し、円柱体を形成している。弾性層は、ソリッドゴム、あるいは発泡性ゴムなどで形成する。この実施の形態では、特に発泡性シリコーンゴムでできているとよい。
【００２６】
弾性層形成のシリコーンゴムとしては、例えば、シリコ−ンゴムコンパウンド「ＫＥ１５１ＫＵ」（信越化学（株）製、商品名）などを加硫硬化して形成したシリコーンゴムなどを好ましく挙げることができる。
【００２７】
加硫剤としては、オルガノハイドロジエンポリシロキサンなどを挙げることができる。発泡剤としては１,１’−アゾ−ビスイソブチロニトリルなどを用いるとよい。触媒には、塩化白金酸などを用いる。
【００２８】
定着・加圧ロールは、例えば以下のようにして製造する。金属製の軸体をトルエンで洗浄し、プライマ−を塗布する。プライマ−処理した金属製軸体を、ギアーオーブンで所定温度で焼成し、次いで冷却する。冷却した金属製軸体とシリコーンゴム配合物とを、押出成形機で一体分出しし、ＩＲ炉で焼成して発泡硬化させる。その後、所定の寸法精度で研削する。
【００２９】
例えば、こうして得られた発泡体ロールは、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠し、硬度計を使って歪み変形回復度を確認する。硬度計としては、例えば、汎用型硬度計デジテスト（Ｈ・バーレイス社製）を用いる。
【００３０】
１０秒間荷重を加えながら０．１秒刻みで連続的に硬度測定を行う。その後、荷重を解放し、解放から１０秒の間、０．１秒刻みで連続的に硬度測定を行う。
【００３１】
荷重を解放後１０秒の間の０．１秒刻みデータからゴムの回復力が分かる。回復曲線から近似回復直線を最小二乗法で求め、回復直線の傾きａが、ａ≧０．５であれば排除する。
【００３２】
こうして残った発泡体ロールは、定着ロール又は発泡体ロールとして使用するとよい。厚紙などに高速度に印刷可能な高性能ロールとして好ましく使用できる。定着ロール、発泡体ロールとして組み込んだ複写機の概念の一例を図４に示す。
【００３３】
原版載置面１１を有するハウシング３０を設け、その上方に発光ダイオードアレイヘッド１２を設けてある。ハウシング３０内には、発光ダイオードが原版に照射した光の反射光に磁気的に反応して静電気を帯びる帯電ロール１３を設けてある。帯電ロール１３は、感光ドラム１４と接しており、原版の図柄に対応するまだら模様の静電気帯電領域を感光ドラム１４に転写する。感光ドラム１４は現像ロール１５と接している。現像ロール１５はＥＰカートリッジ１６の中にある。ＥＰカートリッジ１６の中には、トナー搬送ロール１７、トナーカートリッジ１８も設けてある。現像ロール１５は、トナー搬送ロール１７を介してトナーカートリッジ１８からトナーの伝達を受ける。感光ドラム１４は、まだら模様状の帯電部分に現像ロール１５からトナーの付着を受ける。トナーの付着を受ける感光ドラム１４は、印刷紙１９の搬送路を挟んで高温の転写ロール２０と向き合っている。搬送路上のその下流には、高温の定着ロール１０ａと加圧ロール１０ｂとを互いに向き合わせて設けてある。感光ドラム１４は更にクリーニングロール２１とも接している。
【００３４】
印刷紙１９は、感光ドラム１４と高温の転写ロール２０との間を通り抜ける間、感光ドラム１４からまだら模様状にトナーの転写を高温下で受ける。トナーの転写を受けた印刷紙１９は更に定着ロール１０ａと加圧ロール１０ｂの間で高温状態で加圧され、トナーは印刷紙１９に定着する。感光ドラム１４は、印刷紙１９にトナーを転写後、過剰トナーがなお残留していればこれをクリーニングロール２１で除去する。
【実施例１】
【００３５】
シリコ−ンゴムコンパウンド「ＫＥ１５１ＫＵ」（信越化学（株）製、商品名）１００重量部に対して、オルガノハイドロジエンポリシロキサン２重量部、発泡剤１,１’−アゾ−ビスイソブチロニトリル１重量部、触媒として塩化白金酸を加え、シリコーンゴム配合物を調製した。また金属製軸体（φ１４×３５０ｍｍ、ＳＵＳ２２，無電解ニッケルメッキ）をトルエン洗浄し、プライマー「Ｎｏ．１０１Ａ／Ｂ」（信越化学工業（株）製、商品名）を塗布した。
【００３６】
プライマー処理した金属製軸体を、ギアーオーブン中、１８０℃の温度にて３０分焼成処理し、常温にて３０分以上冷却し、プライマー処理した金属製軸体とシリコーンゴム配合物とを、押出成形機にて一体分出しし、それをＩＲ炉にて２５０℃で１０分間焼成処理し、スポンジロール原形を形成した。それをさらにギアーオーブンにて２００℃の温度にて７時間焼成処理し、常温にて１時間放置した後、円筒研削盤にてφ３０ｍｍに研削した。
【００３７】
こうして得られた発泡体をＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠して、汎用型硬度計デジテスト（Ｈ・バーレイス社製）を用いて１０秒間荷重を加えながら０．１秒刻みでＩＲＨＤ硬度を連続的に測定し、荷重解放後から１０秒間さらに０．１秒刻みで硬度を連続的に測定した。加えた最大負荷荷重は、ＩＲＨＤ硬度（１０秒値）で６９．０だった。解放までのクリープ曲線と解放後の回復曲線を図４に示す。
【００３８】
回復近似直線の傾きａは、最小二乗法で求めて０．０５６だった。得られた加圧ロールを加熱定着装置に組み込んで定着不良の発生の有無を印字通紙試験で調べた。◎だった。
【００３９】
◎は問題なし、×は重大な問題と成り得る事象の発生、○は使用条件によっては問題になるレベルを示している。結果を表１に示す。
【実施例２】
【００４０】
実施例１と同様にしてスポンジロールを成形した。さらに、発泡層表面に接着剤を塗布し、これを厚さ５０μｍのＰＦＡシート筒体に圧入し、１２０℃で１時間焼成処理を行った。
【００４１】
得られたロールついて、実施例１と同様の方法により、回復近似直線の傾きａを求め、定着性を測定した。ａは、０．１１５だった。定着不良の発生の有無は、◎だった。結果を表１に記す。
【実施例３】
【００４２】
発泡剤１,１’−アゾ−ビスイソブチロニトリルを１．５重量部とする以外は、実施例１と同様にしてスポンジロールを成形した。得られたスポンジロールついて、実施例１と同様の方法により、回復近似直線の傾きａを求め、定着性を測定した。ａは、０．４７１だった。定着不良の発生の有無は、○だった。結果を表１に記す。
【実施例４】
【００４３】
発泡剤１,１’−アゾ−ビスイソブチロニトリルを０．１重量部とする以外は、実施例１と同様にしてスポンジロールを成形した。得られたスポンジロールついて、実施例１と同様の方法により、回復近似直線の傾きａを求め、定着性を測定した。ａは、０．０７３だった。定着不良の発生の有無は、○だった。結果を表１に記す。
【００４４】
結果を表１に記す。
（比較例１）
【００４５】
ベース材料をシリコーンゴムコンパウンド「ＫＥ１５１ＫＵ」（信越化学工業（株）製、商品名）７０重量部と「ＫＥ７６ＶＢＳ」（信越化学工業（株）製、商品名）３０重量部とする以外は、実施例１と同様にしてスポンジロールを成形した。得られたスポンジロールついて、実施例１と同様の方法により、回復近似直線の傾きａを求め、定着性を測定した。ａは、１．３１２だった。定着不良の発生の有無は、×だった。結果を表１に記す。
（比較例２）
【００４６】
発泡剤１,１’−アゾ−ビスイソブチロニトリルを５重量部とする以外は、実施例１と同様にしてスポンジロールを成形した。得られたスポンジロールついて、実施例１と同様の方法により、回復近似直線の傾きａを求め、定着性を測定した。ａは、１．６２４だった。定着不良の発生の有無は、×だった。結果を表１に記す。
【表１】
2005121956.tif 000002
【００４７】
実施例１〜４及び比較例１，２から、近似直線の傾きａが、０＜ａ＜０．５であると、定着ロールとして優れた効果があることが分かった。スポンジ発泡層はその外周にフッ素樹脂スキン膜層が被覆していると優れた効果があることも分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】デジテストに基づくクリープ／回復曲線の一例を示すグラフ図である。
【図２】加圧ロールと定着ロールとの接触の一例を示す図である。
【図３】加圧ベルトシステムと定着ロールとの接触の一例を示す図である。
【図４】複写機の概念の一例を示す図である。
【図５】実施例・比較例におけるクリープ／回復曲線の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１，２  ロール
３  芯金
４  弾性体
５  ＰＦＡチューブ
６  加圧ベルトシステム
７  ヒータロール
８  押圧ロール
９  ベルト
１０ａ  定着ロール
１０ｂ  加圧ロール
３０  複写機ハウシング
【図１】
2005121956.tif 000003
【図２】
2005121956.tif 000004
【図３】
2005121956.tif 000005
【図４】
2005121956.tif 000006
【図５】
2005121956.tif 000007